一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于循環流化床鍋爐的富氧燃燒干法脫硫系統及方法。
【背景技術】
[0002]火力發電是我國一次能源消耗及污染物排放大戶，也是大氣污染物的重要來源之一，其中C02、SO2, NOx排放量分別占排放總量的40%以上。“十二五”規劃綱要中提出:至2015年底，單位國內生產總值能源消耗相比2010年降低16%，SO2, NOx排放分別減少8%、10%。在2009年哥本哈根氣候變化大會上，中國政府宣布了控制溫室氣體排放的清晰量化目標，決定到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40% -45%,這意味著我國將要實現0)2的大規模減排。我國以煤為主的能源結構決定了 CO 2、SO2, NOx減排工作的長期性、獨特性以及所面臨的嚴峻形勢。這就需要找到一種針對化石燃料發電的污染物減排行之有效的解決方案。
[0003]循環流化床鍋爐對煤種的適應性較煤粉爐好，污染物排放控制成本較低，在國內得到了較為廣泛的應用。目前，常規的CFB鍋爐通常采用爐內噴鈣的方式進行脫硫，該系統簡單，設備投資和運行維護成本低，脫硫效率通常能達到90%，在滿足國家排放標準的前提下是CFB鍋爐脫硫的首選技術。
[0004]但是最新的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)規定:自2012年I月I日起，新建火力發電鍋爐SO2排放濃度不得超過100mg/Nm3，重點地區則不得超過50mg/Nm3。這一標準的實施，難以決策CFB鍋爐脫硫技術路線。CFB鍋爐所燃燒的煤種品質通常較差，若煤中S含量較高，在不采取脫硫措施時，CFB鍋爐煙氣中SCV#量很高，往往能夠達到3000-5000mg/Nm3，甚至能夠達到10000mg/Nm3。這時，僅僅采取常規的爐內噴鈣脫硫的方法，即使是通過采用技術優化、提高Ca/S等措施將脫硫效率提高到95%，也難以保證CFB鍋爐煙氣放濃度達標，同時該方法難以實現爐內CO2富集，CO2后續難以集中處理，CO2排放難以控制，易超標。如果為CFB鍋爐單獨建立一套石灰石-石膏濕法脫硫系統，或者其他高效脫硫系統，使得脫硫效率達到95%以上，則需要增加巨大的投資、運行成本，使得CFB鍋爐喪失與煤粉鍋爐相比所具有的污染物控制成本低的優勢。另一方面，濕法脫硫工藝不僅系統復雜，耗水量高，脫硫成本較高，在我國廣大的經濟欠發達和缺水地區受到一定的應用限制；同時，隨著霧霾天氣越來越受到關注與重視，PM2.5的控制勢必成為一大趨勢，而濕法脫硫所面臨的另一大問題是303脫除效率較低、脫硫后SO3酸霧濃度難以控制，SO3酸霧則會增加排煙的PM2.5濃度，難以滿足環境保護的需要。
【發明內容】
[0005]針對上述存在的技術問題，本發明提供一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統及方法，它能有效解決鍋爐SOx達標排放問題，并提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，提高脫硫效率，實現爐內高效、經濟脫硫，同時易于控制CO2的排放，滿足環保需要。
[0006]為了達到上述目的，本發明的一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統，包括爐膛、給煤口、一次風室、布風裝置、高溫旋風分離器、尾部煙道、設于尾部煙道中的省煤器、連接高溫旋風分離器與爐膛的回料器，在給煤口或/和回料器的回料腿上設有脫硫劑加料口，其特征在于在省煤器后方的尾部煙道上連有中溫旋風分離器，中溫旋風分離器的回料倉通過管路與爐膛相連，中溫旋風分離器的中心筒通過風管及一次風管與一次風室相連、通過風管及二次風管與爐膛相連，在風管上設有引風機，在風管、一次風管和二次風管至少其中之一上設有注氧器；
本發明對應于上述循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統的方法，包括:將燃煤從給煤口送入爐膛燃燒，將作為脫硫劑的石灰石粒度破碎為O — 2mm范圍，通過給煤口或/和回料器的回料腿上的脫硫劑加料口向爐內添加，石灰石在爐內分解成CaO和C02，CaO與煙氣中的302生成CaS04，脫除煙氣中的SOx ;通過高溫旋風分離器將經煙氣攜帶出來的含有大量未反應的石灰石或石灰分離下來，通過回料器送回爐膛繼續參與脫硫，提高石灰石的利用率和提高脫硫效率；通過中溫旋風分離器，分離下來的飛灰中含有未反應的石灰石或石灰，將其收集下來送回爐膛繼續參與脫硫，提高石灰石的利用率和提高脫硫效率；同時經省煤器換熱后的中溫煙氣含有較高的水蒸氣，部分濕煙氣經引風機、風管、一次風管及二次風管與注氧器通入的富氧風混合，形成富氧風，將大量的水蒸氣帶入爐內，相當于向爐內增濕，提高脫硫效率，中溫煙氣循環又在爐內形成大規模化0)2富集；
本發明通過高溫旋風分離器和中溫旋風分離器將煙氣中未反應的石灰石或石灰分兩次送回爐膛繼續參與脫硫，脫硫劑通過在爐內流化以及在爐膛一分離器一爐膛之間的內循環，可使包裹CaO的CaSO4顆粒破裂，內部的CaO裸露在煙氣中并與煙氣中的302或SO3反應生成CaSO4，提高石灰石的利用率；中溫煙氣含有較多的水蒸氣，與注氧器通入的富氧風混合，將大量的水蒸氣帶入爐內，相當于向爐內增濕，進一步提高脫硫效率，又可保證燃燒效率，中溫煙氣循環又在爐內形成大規模化CO2富集，便于后續集中處理，易于控制CO2的排放，有效解決鍋爐的達標排放問題；脫硫均在爐內完成，投資小、無耗水，脫硫成本低，且無酸霧排放，滿足環保需要；
作為本發明一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統的一種優選，還包括破碎機和螺旋式輸送機，破碎機的出料口與螺旋式輸送機的進料口通過連接管相連，螺旋式輸送機的排料口通過連接管與各脫硫劑加料口相連；通過破碎機和螺旋式輸送機，可將石灰石粒度破碎為O — 2mm范圍內，并自動送入各脫硫劑加料口 ；
作為本發明用于一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統的方法的一種優選，引風機抽取的再循環濕煙氣的循環比率控制在60。/『75%，防止煙氣中的SOx隨煙氣循環而出現富集的問題，防止煙道及受熱面酸腐蝕；通過調整省煤器內布置的受熱面數量，將再循環濕煙氣中水蒸氣的含量控制在15~30%，溫度控制在250°C ~450°C范圍內，達到較佳的脫硫效果;
綜上所述，本發明能有效解決鍋爐SOx達標排放問題，并提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，提高脫硫效率，實現爐內高效、經濟脫硫，同時易于控制CO2的排放，滿足環保需要。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
[0009]如圖1所示，本發明的一種循環流化床鍋爐富氧燃燒干法脫硫系統，包括爐膛1、給煤口 2、一次風室3、布風裝置4、高溫旋風分離器5、尾部煙道6、設于尾部煙道6中的省煤器7、連接高溫旋風分離器5與爐膛I的回料器8，在給煤口